Mysql性能调优(四)

前言

最近的文章都是在介绍mysql性能调优的相关内容，前面的三篇文章分别介绍了索引的相关知识、mysql中视图以及触发器的实现以及mysql中存储过程和存储函数的相关知识。接下来的本文将首先给大家介绍mysql的体系结构，从而让我们进一步了解mysql的内部结构以及工作原理，另外给大家介绍mysql中几种典型存储引擎的区别以及具体的使用。
首先给大家介绍mysql的体系结构。

一、Mysql体系结构

mysql体系结构是mysql运行的主要部分，我们应该了解其体系结构，从而更好的理解mysql相关原理，为我们在mysql优化的时候有一个很好的基础。下图就是mysql的体系结构示意图。

从图中我们很清晰地得知整个MySQL Server由下面的部分组成，具体如下：

Connection Pool：连接池组件

Management Services & Utilities : 管理服务和工具组件

SQL Interface ： SQL接口组件

Parser：查询分析器组件

Optimizer：优化器组件

Caches & Buffers ：缓存池组件

Pluggable Storage Engines : 存储引擎

File System : 文件系统

通过上面对MySQL Server的各个部分介绍，相信大家对其体系结构有了一个大致地了解，接下来，给大家介绍每个部分具体的详细内容。

连接层
连接层即为体系结构最上层，主要是提供一些客户端和链接服务，包含本地sock通信和大多数基于客户端/服务端(C/S)工具实现的类似于TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证以及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作的权限。
服务层
第二层的架构主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存查询，SQL的分析优化，部分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如过程、函数等。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询顺序，是否利用索引等，最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的查询，如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。
引擎层
存储引擎层，存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过了API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的存储功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。
存储层
数据存储层，主要是将数据存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。
以上就是MySQL数据库的体系结构各自每层的主要功能。与其他数据库相比，Mysql有自己的独特性。它的架构可以在多种不同场景中应用并发挥良好的作用。主要体现在存储引擎上，插件式的存储引擎架构，将查询处理和其他的系统任务以及数据的存储提取分离。这种架构可以根据业务的需求和实际需求需要选择合适的存储引擎。接下来，给大家介绍存储引擎的相关内容。

二、存储引擎

1、存储引擎概述

与大多数数据库不同，MySQL中有一个存储引擎的概念，针对不同的存储需求可以选择最优的存储引擎。其实，存储引擎就是存储数据，建立索引，更新查询数据等技术的实现方式。存储引擎是基于表的，而不是基于库的。所以存储引擎也可以被称为表类型。Oracle， SqlServer等数据库只有一种存储引擎。MySQL提供了插件式的存储引擎架构。所以MySQL存在多种存储引擎，可以根据相应引擎，或者编写存储引擎。
从MySQL5.0开始支持的存储引擎有：InnoDB、MyIAM、BDB、MEMORY、MERGE、EXAMPLE、NDB Cluster、ARCHIVE、CSV、BLACKHOLE、FEDERATED等，其中InnoDB、BDB提供事务安全表，其他存储引擎是非事务安全表。
接下来，我们可以通过指定引擎来查询当前数据库支持的存储引擎。具体命令如下：

show engines;

MySQL支持的存储引擎如下：

这里需要我们注意的是：我们在创建新表的时候，如果不指定存储引擎，那么系统就会使用默认的存储引擎，在mysql5.5之前默认的存储引擎为MyISAM，5.5之后默认的存储引擎变为了InnoDB。接下来给大家介绍各种存储引擎特性。

2、各种存储引擎特性

前面我们介绍了Mysql中各大存储引擎，接下来给大家介绍这几种存储引擎各自的特点。首选让我们从整体上了解各大存储引擎之间的区别。

2.1 InnoDB

InnoDB存储引擎是Mysql的默认存储引擎。InnoDB存储引擎提供了具有提交、回滚、崩溃恢复能力的事务安全。但是对比MyISAM的存储引擎，InnoDB写的处理效率差一些，并且会占用更多的磁盘空间以保留数据和索引。
InnoDB存储引擎不同于其他存储引擎的特点：

事务控制
我们首先创建一张goods_innodb表：

create table goods_innodb(
	id int not NULL AUTO_INCREMENT,
	name varchar(20) NOT NULL,
	primary key(id)
)ENGINE=innodb DEFAULT CHARSET=utf8;

其次，我们通过上面的goods_innodb表来进行事务控制：

start transaction;
insert into goods_innodb(id, name) values(null, 'Meta40');
commit;

实现的效果如下：

外键约束
MySQL支持外键的存储引擎只有InnoDB，在创建外键的时候，要求父表的时候必须有对应的索引，字表在创建外键的时候，也会自动的创建对应的索引。我们接下来将建立两张表，其中以country_innodb是父表，city_innodb表是子表，country_id字段为外键，对应于country_innodb表的主键country_id。两张表的相应信息如下：

create table country_innodb(
	country_id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	country_name varchar(100) NOT NULL,
	primary key(country_id)
)ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

create table city_innodb(
	city_id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	city_name varchar(50) not NULL,
	country_id int NOT NULL,
	primary key(city_id),
	key idx_fk_country_id(country_id),
	CONSTRAINT `fk_city_country` FOREIGN KEY(country_id) REFERENCES country_innodb(country_id) ON DELETE
	RESTRICT ON UPDATE CASCADE
)ENGINE= InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

接下来创建过程和上面表差不多，因此，我们为了节约篇幅，直接用图形代替即可：

接下来为这两张表插入数据：

insert into country_innodb values(null, 'China'),(null,'America'),(null,'Japan');
insert into city_innodb values(null, 'xian', 1),(null,'NewYork', 2),(null,'BeiJing', 1);

在创建索引时，可以指定在删除、更新父表的时候，对子表进行相应的操作，包括RESTRICT、CASCADE、SET NULL和NO ACTION。

RESTRICT和NO ACTION相同，是指限制在子表有关联记录的情况下，父表不能更新；

CASCADE表示父表在更新或者删除的时候，更新或者删除子表对应的记录；

SET NULL则表示父表在更新或者删除的时候，子表对应的字段被SET NULL。

针对上面创建的两个表，子表的外键指定是ON DELETE RESTRICT ON UPDATE CASCADE方式的，那么在主表删除记录的时候，如果子表有对应的记录，则不允许删除，主表在更新记录的时候，如果子表有对应记录，则子表对应更新。我们可以通过查询数据来看具体的结果：

select * from city_innodb;
select * from country_innodb;

具体表中信息如下：

存储方式

InnoDB存储表和索引有以下两种方式：
①、使用共享表空间存储，这种方式创建的表的结构保存在.frm文件中，数据和索引保存在innodb_data_home_dir和innodb_data_file_path定义在表空间中，可以是多个文件。
②、使用多表空间存储，这种方式创建的表结构仍然存在.frm文件中，但是每个表的数据和索引单独保存在.idb中。

2.2 MyISAM

前面我们介绍了InnoDB，接下来我们介绍MyISAM。MyISAM不支持事务，当然也不支持外键，其优势是访问的速度快，对事务的完整性没有要求或者以select、insert为主的应用基本上都可以使用这个引擎来创建表。其中有以下两个比较重要的特点：

create table goods_myisam(
	id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	name varchar(20) NOT NULL,
	primary key(id)
)Engine=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8;

start transaction;
insert into goods values(null, '电脑3');
rollback;

具体内容如下：

通过以上的实验可知，在myisam存储引擎中，是没有事务控制的。

文件存储方式
每个MyISAM在磁盘上存储成3个文件，其文件名都和表名相同，但拓展名分别是：

.frm：存储表定义

.MYD: MyData,存储数据

.MYI:MyIndex,存储索引

2.3 MEMORY

Memory存储引擎将表的数据存放在内存中。每个Memory表实际对应一个磁盘文件，格式是.frm，该文件中只存储表的结构，而其数据文件，都是存储在内存中，这样有利于数据的快速处理，提高整个表的效率。MEMORY类型的表访问非常地块，因为他的数据是存放在内存中的，并且默认使用Hash索引，但是服务一旦关闭，表中的数据就会丢失。

2.4 MERGE

MERGE存储引擎是一组MyISAM表的组合，这些MyISAM表必须结构完全相同，MERGE表本身并没有存储数据，对MERGE类型的表可以进行查询、更新、删除操作，这些操作实际上是对内部的MyISAM表进行。对于MERGE类型表的插入操作，是通过INSERT_METHOD子句定义插入的表，可以有3个不同的值，使用FIRST或LAST值，使得插入操作被相应地作用在第一或者最后一个表上，不定义这个子句或者定义为NO，表示不能对这个MERGE表执行插入操作。我们可以对MERGE表进行DROP操作，但是这个操作只是删除MERGE表的定义，对内部的表是没有任何影响的。表之间的关系如下：

我们通过下面的案例来创建和使用MERGE表：
1、首先让我们创建3个测试表payment_2006,payment_2007,payment_all，其中payment_all是前两个表的MERGE表；由于我们之前创建表的案例了，接下来，由于文章篇幅，我们创建和插入表的过程就用图片来代替了，具体创建表的代码如下：

2、插入数据的代码如下：

3、数据表的创建与插入均已完毕，接下来，我们分别查看这三张表中的数据；

select * from order_1990;
select * from order_1991;
select * from order_all;

表中的数据如图所示：

3、存储引擎的选择

在选择存储引擎时，应该根据应用系统的特点选择合适的存储引擎。对于复杂的应用系统，还可以根据实际情况选择多种存储引擎进行组合。以下是几种常用的存储引擎的使用环境。

InnoDB：是mysql的默认存储引擎，用于事务处理应用程序，支持外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询意外，还包含很多的更新、删除操作，那么InnoDB存储引擎是比较合适的选择。InnoDB存储引擎除了有效的降低由于删除和更新导致的锁定，还可以确保事务的完整提交和回滚，对于类似于计费系统或者财务系统等对数据准确性要求比较高的系统，InnoDB最适合的选择。

MyIsam：如果应用是以读操作和插入操作为主，只有很少的更新和删除操作，并且对事务的完整性、并发性要求不是很高，那么选择这个存储引擎是非常合适的。

MEMORY：将所有数据保存在RAM中，在需要快速定位记录和其他类似数据环境下，可以提供几块的访问。MEMORY的缺陷就是对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，其次是要确保的数据可以恢复，数据库异常终止后表中的数据是可以恢复的。MEMORY表通常用于更新不太频繁的小表，用以快速得到访问结果。

MERGE：用于将一系列等同的MyISAM表以逻辑方式组合在一起，并作为一个对象引用他们。MERGE表的优点在于可以突破对单个MyISAM表的大小限制，并且通过讲不通的表分布在多个磁盘上，可以有效的改善MERGE表的访问效率。这对于存储诸如数据仓储等VLDB环境十分合适。

总结

我们最近的文章均会给大家介绍mysql的性能，前两篇文章我们分别介绍了索引的相关知识以及视图以及触发器以及存储过程与存储函数，本文给大家介绍了mysql的体系结构，从而让我们进一步了解mysql的内部结构以及工作原理，另外还给大家介绍mysql中几种典型存储引擎的区别以及具体的使用。因此，mysql是很重要的一个技能，几乎计算机中的每个岗位都需要一个mysq技能，因此，需要我们特别的掌握。生命不息，奋斗不止，我们每天努力，好好学习，不断提高自己的能力，相信自己一定会学有所获。加油！！！

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